Zgrade od čeličnih konstrukcija: vrste, troškovi i vodič za projektiranje

Čelična konstrukcija Zgrade: izravan odgovor

Zgrada s čeličnom konstrukcijom je konstrukcijski sustav u kojem su primarni nosivi okvir, stupovi, grede, rešetke i podupirači izrađeni od konstrukcijskog čelika, a ne od armiranog betona, drveta ili zida. Ovaj okvir nosi cjelokupno vlastito opterećenje, živo opterećenje, opterećenje vjetrom i seizmičko opterećenje zgrade, dok zidovi, krovište i izolacija djeluju kao nenosivi materijali omotača pričvršćeni na čelični kostur. Zgrade od čelične konstrukcije biraju se najčešće kada je za projekt potreban širok čisti raspon, brz raspored montaže, lakši temelj i dugotrajna izdržljivost pod ponovljenim ciklusima opterećenja.

Najčešći formati su jednokatni čelične konstrukcije okvira portala , višekatnice s čeličnim okvirima, čelične rešetkaste zgrade za hale širokog raspona i modularne čelične zgrade sastavljene od montažnih polja. Tipični čisti rasponi kreću se od 18 metara do 60 metara bez unutarnjih stupova, a visine strehe obično se kreću od 4,5 metara do 12 metara, ovisno o namjeni, kao što je skladište, radionica, hangar za zrakoplove, dvorana za vježbanje ili poljoprivredna zgrada.

U usporedbi s livenom betonskom konstrukcijom, zgrada s čeličnom konstrukcijom obično skraćuje ukupno razdoblje izgradnje za 30 posto do 50 posto , jer se stupovi, grede i krovne grede izrađuju u tvornici i spajaju vijcima na licu mjesta umjesto da se izlijevaju i stvrdnjavaju. Potražnja za zgradama od čeličnih konstrukcija stalno raste u sektorima logistike, proizvodnje i poljoprivrede, uglavnom potaknuta potrebom za objektima koji se mogu brzo izgraditi, prilagoditi veličini kasnije i premjestiti ili preprodati kako posao mijenja oblik.

Ovaj vodič pokriva strukturne komponente, vrste zgrada, vrste čelika, vjetar i seizmička razmatranja, pokretače troškova, zaštitu od korozije, izolaciju, profile za oblaganje, vrata i ventilaciju, temelje, redoslijed montaže, kontrolu kvalitete, sigurnost na gradilištu, industrijske primjene, mogućnost recikliranja, uobičajene pogreške pri naručivanju, dugoročno održavanje i detaljan odjeljak s često postavljanim pitanjima.

Što čini zgradu čelične konstrukcije drugačijom

Definirajuća razlika između zgrade s čeličnom konstrukcijom i konvencionalne betonske ili zidane zgrade je način na koji opterećenja putuju kroz okvir. U čeličnoj konstrukciji, sile su koncentrirane u vitkim elementima povezanim diskretnim spojevima, stupovima, gredama, gredama i potpornim šipkama, umjesto da se distribuiraju kroz kontinuiranu masu betona. To omogućuje postizanje iste nosivosti uz mnogo manju vlastitu težinu.

Prednost u omjeru težine i snage

Konstrukcijski čelik ima daleko veći omjer čvrstoće i težine od armiranog betona usporedive nosivosti. Zgrada okvira čeličnog portala određenog raspona obično teži 60 do 70 posto manje od ekvivalentnog okvira od armiranog betona, koji izravno smanjuje veličinu temelja, troškove temelja i opterećenje koje se prenosi na tlo. Ovo je najvažnije na mjestima sa slabom ili promjenjivom nosivošću tla, gdje lakša konstrukcija omogućuje upotrebu jednostavnih izoliranih temelja umjesto dubokih pilota.

Dimenzionalna preciznost

Čelični elementi režu se, buše i zavaruju u kontroliranom tvorničkom okruženju korištenjem CNC plazma ili laserske opreme za rezanje, držeći tolerancije unutar nekoliko milimetara preko elementa dugog nekoliko metara. Ova preciznost znači da su vijčane veze mjesta ispravno poravnate prvi put, smanjujući ponovni rad koji je uobičajen kod lijevane betonske oplate, gdje dimenzionalna varijanca uvelike ovisi o kvaliteti oplate i tehnici izlijevanja.

Brzina izrade u usporedbi s lijevanim betonom

Budući da se čelični elementi proizvode izvan gradilišta dok se radovi na temeljima odvijaju paralelno, cjelokupni vremenski okvir projekta značajno se sažima. Betonski okvir mora pričekati ugradnju oplate, postavljanje armature, izlijevanje betona i razdoblje njegovanja prije nego što se može nastaviti sa sljedećim katom ili nizom, dok se čelični okvir može isporučiti i postaviti čim se postave sidreni vijci i temeljni beton postigne odgovarajuću čvrstoću.

Fleksibilnost dizajna za buduće promjene upotrebe

Budući da su čelični spojevi pričvršćeni vijcima, a ne monolitno izliveni, unutarnji rasporedi mogu se kasnije promijeniti uz mnogo manje smetnji. Međukatni podovi, dodatna polja, novi otvori za vrata ili grede uzletne staze dizalice često se mogu dodati postojećoj zgradi od čelične konstrukcije s ciljanim ojačanjem, nešto što je daleko razornije i skuplje postići unutar čvrstog betonskog okvira.

Uobičajeni tipovi zgrada od čeličnih konstrukcija

Zgrade od čeličnih konstrukcija spadaju u mali broj dobro uspostavljenih strukturnih sustava, od kojih svaki odgovara različitom rasponu, visini i profilu opterećenja. Ranim odabirom pravog tipa izbjegava se skupi redizajn kasnije u projektu.

Čelične konstrukcije okvira portala — jednokatne zgrade s kosim ili plitkim rogovima pričvršćenim vijcima za stupove, najčešće za skladišta, tvornice i maloprodajne šupe.
Zgrade od čeličnih rešetki — trokutasti gornji i donji pojasevi koji se protežu na velikim udaljenostima s minimalnim materijalom, tipično za dvorane za vježbanje, izložbene dvorane i hangare za zrakoplove.
Višekatne zgrade s čeličnim okvirom — rešetke od greda i stupova s kompozitnim podnim oblogama, koje se koriste za urede, parkirne strukture i objekte mješovite namjene.
Okvirne strukture prostora — trodimenzionalni rešetkasti sustavi koji raspoređuju opterećenje u više smjerova, odabrani za raspone bez stupova preko 40 metara, kao što su krovovi stadiona.
Modularne čelične zgrade — unaprijed sklopljeni odjeljci ili spremnici povezani na licu mjesta, pogodni za privremene objekte, urede na gradilištu i zgrade koje zahtijevaju brzo premještanje.
Montažne čelične zgrade — potpuno optimizirani sustavi gdje su stupovi, grede, grede i obloge dizajnirani zajedno kao jedan paket, a ne sastavljeni od zasebno nabavljenih komponenti, smanjujući i potrošnju materijala i vrijeme projektiranja.

Trenutačni okvir u odnosu na raspored okvira s ukrućenjem

Unutar ovih vrsta zgrada, sustav otpora na bočno opterećenje obično je ili momentni okvir, gdje su spojevi stupa i rogova dovoljno kruti da se odupru savijanju bez dijagonalnog ukrućenja, ili ukrućeni okvir, gdje dijagonalne šipke ili kutni elementi nose bočna opterećenja, dok su spojevi grede i stupa jednostavniji. Moment okviri održavaju zidne linije slobodnima od vidljivih ukrućenja, što odgovara zgradama koje trebaju velike otvore za vrata duž svakog zida, dok su ukrućeni okviri općenito ekonomičniji kada neki zidovi mogu primiti vidljive dijagonalne elemente.

Tipični rasponi raspona i visina prema vrsti zgrade čelične konstrukcije
Vrsta zgrade	Tipični čisti raspon	Tipična visina strehe
Okvir portala	18m - 40m	4,5m - 9m
Konstrukcija rešetke	30m - 60m	8m - 15m
Višekatni okvir	6m - 12m po uvali	3m - 4m po etaži
Prostorni okvir	40m - 120m	10m - 25m
Modularna zgrada	3m - 12m	2,4 m - 3,6 m

Klase čelika i specifikacije materijala

Klasa čelika navedena za primarne i sekundarne članove zgrade izravno određuje koliko je materijala potrebno za nošenje određenog opterećenja, a kupci koji razumiju terminologiju osnovne klase mogu mnogo točnije usporediti ponude.

Uobičajene vrste konstrukcijskog čelika

Primarni članovi okvira obično se specificiraju u razredima s minimalnom granicom tečenja 235 MPa do 355 MPa , često označen kao Q235, Q355, S235 ili S355, ovisno o regionalnom standardu koji se koristi. Viši stupnjevi čvrstoće tečenja omogućuju korištenje tanje ploče za isto opterećenje, smanjujući ukupnu tonažu, iako tanja ploča može biti osjetljivija na lokalno izvijanje i obično zahtijeva pažljivije detalje ukrućenja.

Debljina ploče i težina presjeka

Debljina ploče prirubnice stupova i rogova za tipične jednokatne portalne okvire obično se kreće od 6 milimetara do 20 milimetara , s rebrastom pločom nešto tanjom od ploče prirubnice u zašiljenim zavarenim dijelovima. Grede i pojasevi obično se izrađuju od čeličnog lima debljine između 1,5 milimetara i 3 milimetra, budući da su njihovi zahtjevi za raspon i opterećenje daleko niži od primarnih elemenata.

Zavareni nasuprot toplovaljanim primarnim elementima

Primarni stupovi i rogovi proizvode se ili kao vruće valjani standardni profili ili kao zavareni ugrađeni profili izrezani iz ravne ploče i spojeni automatskim zavarivanjem pod praškom. Zavareni konusni profili omogućuju proizvođaču da uskladi dubinu elementa s momentom savijanja u svakoj točki duž okvira, često štedeći materijal u usporedbi s toplovaljanim profilom konstantne dubine, što je jedan od razloga zašto konusno zavareni okviri dominiraju tržištem portalnih zgrada srednjeg raspona.

Objašnjene strukturne komponente

Svaka zgrada od čelične konstrukcije, bez obzira na vrstu, izgrađena je od ponavljajućeg skupa članova. Razumijevanje onoga što svaka komponenta radi pomaže kupcima u čitanju konstrukcijskog crteža i usporedbi ponuda različitih proizvođača pod jednakim uvjetima.

Primarni okvir: stupovi i rogovi

Stupovi prenose okomito opterećenje s krova na temelj, dok se rogovi, koji se ponekad nazivaju i grede, protežu vodoravno ili na nagibu između stupova kako bi podnijeli krovna opterećenja. Primarni elementi su obično vruće valjani H-profili ili zavareni konusni I-profili, sa suženim dijelovima koji se koriste za usklađivanje dijagrama momenta savijanja i uštedu težine čelika na krajevima elementa s niskim naprezanjem.

Sekundarni članovi: grede i pojasevi

Grede se protežu duž nagiba krova između rogova za podupiranje krovnih ploča, a pojasevi se protežu duž zidova između stupova za podupiranje zidnih obloga. To su tipično hladno oblikovani C-profili ili Z-profili, odabrani zato što se njihov oblik može ugnijezditi za učinkovit transport i zato što su lakši od vruće valjanih profila, a istovremeno zadovoljavaju manje zahtjeve opterećenja sekundarnog okvira.

Sustavi podupirača

Uporne šipke, kutni ukruti ili portalni ukruti odupiru se bočnim silama vjetra i seizmičkim aktivnostima koje glavni okvir sam ne može podnijeti u smjeru duž duljine zgrade. Bez odgovarajućeg ukrućenja, zgrada od čelične konstrukcije može se nagnuti bočno pod opterećenjem vjetra iako sami portalni okviri ostaju stabilni u smjeru poprečnog presjeka.

Bazne ploče i spojevi sidrenih vijaka

Bazne ploče su debele čelične ploče zavarene na dno svakog stupa i pričvršćene za temelj sidrenim vijcima ugrađenim u beton. Osnovna ploča raspoređuje koncentrirano opterećenje stupa preko veće površine temelja i, u dizajnu momentnog okvira, mora biti dimenzionirana i pričvršćena vijcima da izdrži moment savijanja kao i vertikalno opterećenje, a ne samo jednostavnu vertikalnu reakciju.

Kranske grede i sustavi pista

Zgrade za koje je potrebno rukovanje materijalom iznad glave uključuju grede dizalica, koje se nazivaju i nosači piste dizalice, postavljene na nosače pričvršćene na glavne stupove. Opterećenje dizalice dovodi do ponovljenog naprezanja tipa zamora na okviru koje se razlikuje od statičkog opterećenja vjetrom ili snijegom, tako da su stupovi koji podupiru dizalice obično teži i koriste dodatno ukrućenje u usporedbi sa stupovima u zgradi bez dizalice istog raspona.

Opterećenje vjetrom i razmatranje seizmičkog dizajna

Budući da su zgrade od čeličnih konstrukcija lakše od betonskih ekvivalenata i često imaju krovove s velikim rasponima, opterećenje vjetrom i seizmičko ponašanje zahtijevaju pažljivu pozornost tijekom faze projektiranja, a ne da se tretiraju kao naknadna misao.

Povišenje vjetrom na krovovima sa širokim rasponom

Široki krovovi s plitkim nagibom generiraju značajno usisavanje na strani u zavjetrini i na uglovima krova tijekom jakih vjetrova, što može premašiti silu vlastite težine krova prema dolje. Spojevi grede i rogova i pričvrsni elementi krovne ploče u ovim zonama obično su specificirani na manjem razmaku od općeg krovnog polja kako bi se oduprlo ovom lokalnom pritisku uzdizanja.

Seizmički odgovor čeličnih okvira

Čelik je duktilni materijal, što znači da se može primjetno deformirati prije loma, što omogućuje detaljnom čeličnom okviru da apsorbira seizmičku energiju kroz kontrolirano popuštanje umjesto iznenadnog krhkog loma. Ta je duktilnost jedan od razloga zašto se često preferiraju zgrade od čeličnih konstrukcija u regijama sa značajnom seizmičkom aktivnošću, pod uvjetom da su detalji o spoju dizajnirani tako da dopuštaju da se to popuštanje dogodi na predvidljivom, kontroliranom mjestu, a ne na zavarivanju ili skupini vijaka koji bi mogli iznenada otkazati.

Opterećenje snijegom i interakcija nagiba krova

Nagib krova izravno utječe na količinu nakupljenog snijega prije nego što sklizne, tako da zgrade u regijama s velikim snijegom obično koriste strmiji nagib ili veći razmak od greda nego zgrade u blagim klimatskim uvjetima s identičnim rasponom. Zanemarivanje regionalnih podataka o opterećenju snijegom tijekom projektiranja jedna je od češćih i skupljih pogrešaka u nabavi čeličnih konstrukcija, budući da je naknadno opremanje krova za podcijenjeno opterećenje snijegom nakon izgradnje daleko skuplje od ispravnog određivanja od samog početka.

Čelična konstrukcija u odnosu na tradicionalnu betonsku konstrukciju

Odabir između zgrade s čeličnom konstrukcijom i zgrade od armiranog betona obično se svodi na zahtjeve raspona, raspored izgradnje, uvjete tla na gradilištu i dugoročnu fleksibilnost za proširenje ili rekonfiguraciju.

Opća usporedba zgrada od čelične konstrukcije u odnosu na armiranobetonsku konstrukciju
Faktor	Čelična konstrukcija	Armirani beton
Brzina izgradnje	Brzo, pričvršćeno na licu mjesta	Sporije, potrebno stvrdnjavanje
Maksimalni čisti raspon	Do 60m ili više	Obično ispod 20 m
Strukturna težina	Lakši, manji temelj	Teži, veći temelj
Buduća ekspanzija	Jednostavno proširenje uvale	Teško, zahtijeva rušenje
Ocjena otpornosti na vatru	Zahtijeva dodatnu zaštitu od požara	Inherentno viši
Učinkovitost nošenja težine	Visok omjer čvrstoće i težine	Niži omjer čvrstoće i težine
Akustična izvedba	Potrebna dodatna akustična obloga	Prirodno veće prigušenje mase

Kad betonska konstrukcija ipak pobjeđuje

Beton ostaje jači izbor za podrume, konstrukcije za zadržavanje vode, jezgre visokih zgrada koje zahtijevaju svojstvenu otpornost na vatru bez dodatne vatrootpornosti i zgrade gdje je sama masa poželjna za akustičnu izolaciju ili prigušivanje vibracija, kao što su određeni laboratoriji ili precizni proizvodni pogoni.

Čimbenici troškova i cijena po kvadratnom metru

Trošak izgradnje čelične konstrukcije prvenstveno ovisi o tonaži čelika, stupnju krovne i zidne obloge, debljini izolacije, zahtjevima za utovar dizalicom i pristupačnosti gradilišta. Kao opći raspon planiranja, jednokatno skladište s portalnim okvirom bez unutarnjih završnih obrada obično se nalazi između 45 USD i 120 USD po kvadratnom metru za čelični okvir i osnovni paket obloga, prije dodavanja temelja, vrata, električnih radova i unutarnjih završetaka. Zgrade s većim opterećenjem snijegom, portalima dizalica ili izoliranim oblogama od sendvič panela kreću se prema gornjem kraju tog raspona ili izvan njega.

Tonaža čelika po kvadratnom metru

Obično se koristi jednostavno skladište s portalnim okvirom s rasponom od 24 metra i umjerenim opterećenjem 15 kilograma do 25 kilograma čelika po kvadratnom metru pokrivene podne površine. Veći rasponi, veći kapaciteti dizalice ili jače vjetrovite i snježne zone povećavaju ovu brojku, ponekad do 35 kilograma po četvornom metru ili više, jer dijelovi rogova i stupova moraju rasti kako bi izdržali veće momente savijanja.

Udio u troškovima obloge i izolacije

Krovne i zidne obloge, izolacija, oluci i opšavi obično predstavljaju 30 do 40 posto ukupnih isporučenih troškova izgradnje, otprilike usporedivih sa samim čeličnim okvirom. Odabir jednoslojne folije s odvojenom izolacijskom dekom unaprijed je jeftiniji od izoliranih sendvič panela, ali sendvič paneli skraćuju vrijeme rada na gradilištu i općenito imaju bolju dugoročnu toplinsku učinkovitost.

Regionalne varijacije troškova

Troškovi izgradnje čeličnih konstrukcija po kvadratnom metru znatno variraju među regijama zbog razlika u cijeni sirovog čelika, cijenama rada, udaljenosti transporta od proizvodnog pogona i lokalnim zahtjevima za opterećenje vjetrom ili snijegom. Obalni projekti koji zahtijevaju više specifikacije zaštite od korozije ili udaljena kopnena mjesta s visokim transportnim troškovima obično su iznad nacionalnog prosjeka čak i kada je sam dizajn zgrade inače standardan.

Skriveni troškovi Kupci često propuštaju

Stavke koje se obično izostavljaju iz početne ponude samo za okvire uključuju izravnavanje i zbijanje gradilišta, armaturu temelja i beton, vrata za osoblje i rolo vrata, oluke i odvodne cijevi, prozirne krovne rasvjetne ploče i električnu grubu izradu. Kupci koji zatraže pojedinačnu ponudu koja pokriva ove stavke opsega izbjegavaju proračunska iznenađenja kasnije u projektu.

Sustavi zaštite od korozije i premaza

Konstrukcijski čelik bez premaza korodira kada je izložen vlazi i kisiku, tako da svaka građevina od čelične konstrukcije treba sustav premaza usklađen s okolinom. Odabir premaza jedna je od odluka koje se najviše zanemaruje u procesu kupnje, ali ipak određuje koliko će desetljeća okvir trajati prije nego što bude potrebno veliko ponovno bojanje.

Vruće pocinčavanje — prevlaka cinka koja se nanosi uranjanjem čelika u rastaljeni cink, obično pruža 25 do 50 godina zaštite, ovisno o debljini prevlake i izloženosti atmosferi.
Epoksidni temeljni premaz s poliuretanskim završnim premazom — dvoslojni ili troslojni sustav boje koji se koristi tamo gdje su završni sloj boje i otpornost na kemikalije važni, uobičajeni na vidljivim strukturnim elementima.
Primer bogat cinkom — nanosi se prije boje završnog sloja kako bi se pružila žrtvovana zaštita na ogrebotinama i područjima zavara gdje je osnovni premaz poremećen.
Duplex premaz — pocinčavanje u kombinaciji s završnim slojem boje, što daje najdulji životni vijek za obalne ili industrijske atmosfere s visokom vlagom ili solju u zraku.

Mjerenje debljine premaza

Učinkovitost premaza obično se provjerava pomoću mjerača debljine suhog filma, mjerenog u mikronima, na više točaka na svakom elementu nakon završetka premazivanja. Pocinčani premaz u rasponu od 70 do 100 mikrona tipičan je za strukturne dijelove, dok dvostruki sustav može kombinirati 70 mikrona cinka s daljnjih 120 do 160 mikrona sloja boje za najteža okruženja.

Usklađivanje premaza s izloženošću okoliša

Obalna mjesta, kemijska postrojenja i lokacije s velikim industrijskim onečišćenjem značajno ubrzavaju stope korozije u usporedbi sa suhim kopnenim mjestima, tako da specifikacija premaza uvijek treba upućivati na stvarno okruženje lokacije, a ne na generičku zadanu vrijednost. Zgrada smještena unutar nekoliko kilometara od obale ili u objektu koji rukuje korozivnim kemikalijama obično jamči najvišu dostupnu kategoriju zaštite, budući da je inkrementalni trošak nadogradnje premaza u fazi projektiranja mali u usporedbi s troškom ponovnog premazivanja nastanjene zgrade godinama kasnije.

Izolacija i toplinska izvedba

Budući da je ovojnica zgrade od čelične konstrukcije obično tanka metalna obloga, a ne debeli zid, izbor izolacije ima prevelik učinak na stabilnost unutarnje temperature i potrošnju energije za grijanje i hlađenje.

Izolirani sendvič paneli

Sendvič paneli kombiniraju jezgru od krute pjene, obično od poliuretana ili mineralne vune, između dvije tanke metalne obloge. Poliuretanska jezgra od 50 milimetara obično postiže prijenos topline oko 0,4 do 0,5 W/m²K , dok ploča s jezgrom od 100 milimetara to može smanjiti na otprilike 0,2 W/m²K , značajno smanjujući opterećenja grijanja i hlađenja u zgradama s kontroliranom klimom.

Pokrivač od stakloplastike između greda

Izolacija od staklenih vlakana postavljena između greda ispod jednoslojnih krovnih ploča je jeftinija alternativa, općenito prikladna za zgrade bez strogih zahtjeva za unutarnju temperaturu, kao što su osnovna skladišta, iako ima manje dosljedne rezultate od sendvič panela nakon što su stisnute na točkama pričvršćivanja.

Parne brane i kontrola kondenzacije

Topli, vlažni unutarnji zrak koji dopire do hladne donje strane metalne krovne ploče može se kondenzirati i kapati na uskladištenu robu ili opremu, tako da se sloj parne brane obično postavlja na toplu stranu izolacije pokrivača kako bi se zaustavila migracija vlage u izolaciju i šupljinu krova. Zgrade u kojima se skladišti roba osjetljiva na vlagu ili se nalaze u vlažnim klimatskim uvjetima imaju više koristi od kontinuirane, dobro zatvorene parne brane nego od jednostavnog dodavanja dodatne debljine izolacije.

Objašnjenje krovnih i zidnih profila

Profil obloge odabran za krovnu foliju i zidne ploče utječe na performanse odvajanja vode, otpornost na podizanje vjetrom i vizualni izgled gotove zgrade od čelične konstrukcije.

Trapezoidni profilni lim

Trapezoidni profili imaju široke, ravne ploče između visokih rebara trapezoidnog oblika, dajući dobru krutost za duži razmak greda i učinkovitu odvodnju vode na krovovima s malim nagibom. Ovaj je profil najčešće korišten izbor krovnih ploča za industrijske i poljoprivredne građevine od čeličnih konstrukcija zbog ravnoteže cijene, čvrstoće i širine pokrivanja.

Stojeći šavni krov

Ploče sa stojećim šavovima koriste uzdignute, mehanički spojene šavove umjesto izloženih spojnih elemenata, što smanjuje rizik od curenja na mjestima spajanja tijekom vremena. Ovaj sustav obično košta više po kvadratnom metru od folije s izloženim pričvrsnim elementima, ali se preferira za zgrade s vrlo niskim nagibom krova ili zonama velikog dizanja vjetra gdje je veći rizik izvlačenje pričvršćivača.

Prozirne rasvjetne ploče

Prozirne ploče ojačane staklenim vlaknima mogu se ugraditi u isti profil kao i okolna metalna ploča za dopuštanje prirodnog dnevnog svjetla bez dodatnih električnih priključaka. Uobičajeni dodatak je otprilike 2 do 4 posto ukupne krovne površine u prozirnim pločama, što je obično dovoljno da se osjetno smanji potrošnja energije dnevne rasvjete u skladištu bez stvaranja prekomjernog povećanja topline.

Vrata, prozori i mogućnosti ventilacije

Otvori u ovojnici zgrade od čelične konstrukcije moraju biti isplanirani u dizajnu okvira od samog početka, budući da veliki otvori na vratima i prozorima prekidaju kontinuirano ukrućenje i raspored zidnih pojaseva na koje se okvir oslanja za bočnu stabilnost.

Rolo vrata i klizna vrata

Rolo vrata i klizna vrata najčešće su pristupne točke za vozila i opremu, s glavnim gredama iznad otvora dizajniranim za prijenos opterećenja zida od vjetra oko otvora natrag na glavni okvir. Široki otvori za pristup kamionima ili vrata hangara za zrakoplove zahtijevaju dodatne elemente okvira, a ponekad i namjenski otvor za okvir portala za nošenje preusmjerenog tereta.

Grebenska ventilacija i turbinski otvori

Kontinuirani sljemeni otvor duž vrha krova, ili razmaknuti otvori za turbine, omogućuju izlazak toplog zraka koji se prirodno diže unutar zgrade, smanjujući povećanje unutarnje temperature u zgradama bez mehaničkog klima uređaja. Ovaj pristup pasivne ventilacije naširoko se koristi u poljoprivrednim zgradama i općim skladištima gdje nije potrebno održavanje točne unutarnje temperature.

Zidne rešetke za mehaničku ventilaciju

Zgrade s procesnim izvorima topline, kao što je proizvodna oprema, često dodaju zidne otvore s rešetkama uparene s odsisnim ventilatorima za aktivno izvlačenje vrućeg zraka na visokoj razini dok uvlači hladniji zamjenski zrak blizu razine poda, dajući daleko dosljedniju kontrolu temperature od same pasivne ventilacije sljemena.

Zahtjevi za pripremu temelja i mjesta

Iako su zgrade s čeličnom konstrukcijom lakše od alternativa s betonskim okvirom, dizajn temelja i dalje uvelike ovisi o nosivosti lokalnog tla, razini podzemne vode i opterećenju stupova vjetrom i silama dizalice.

Izolirane podloge

Najčešći temelj za zgradu s čeličnom konstrukcijom je izolirana armiranobetonska podloga ispod svakog stupa, veličine prema reakcijskim opterećenjima stupa izračunatim iz analize okvira. Na tlu s razumnom nosivošću, temeljna podloga je najbrža i najjeftinija opcija temelja.

Raspored sidrenih vijaka

Ankerni vijci ugrađeni u temelj moraju točno odgovarati uzorku rupa na osnovnoj ploči koju je isporučio proizvođač čelika, budući da se grupa sidrenih vijaka koja je pogrešno poravnata ne može ispraviti nakon što se beton stvrdne. Usklađivanje plana postavljanja sidrenih vijaka između izvođača temelja i dobavljača čelika prije izlijevanja betona jedna je od najvažnijih točaka provjere kvalitete u cijelom projektu.

Razmatranja ploče na razini

Unutarnja podna ploča obično je odvojeni strukturni element od temelja stupova, izliven nakon što je čelični okvir podignut i krov je vodonepropusan. Debljina podne ploče i armatura uvelike ovise o predviđenom opterećenju poda, kao što su točkasta opterećenja nogu regala ili opterećenja kotača viličara, i treba ih specificirati na temelju stvarnih podataka o opremi, a ne na generičkim industrijskim zadanim postavkama.

Vremenski okvir izgradnje i redoslijed montaže

Tipična zgrada čelične konstrukcije srednje veličine, u rasponu od 2000 do 5000 četvornih metara, slijedi predvidljivi redoslijed montaže nakon što temelji očvrsnu.

Anker vijci su postavljeni i temeljni beton je stvrdnut do projektirane čvrstoće.
Primarni stupovi se postavljaju i privremeno učvršćuju sajlama ili podupiračima.
Rogovi ili rešetke se podižu na svoje mjesto i pričvršćuju za vrhove stupova.
Ugrađene su i zategnute trajne ukrutne šipke i portalne ukrute.
Grede i pojasevi su fiksirani kako bi se dovršila sekundarna okvirna rešetka.
Posljednje se postavljaju krovne i zidne obloge, oluci i opšavi.

Za zgradu ove veličine obično je potrebna samo montaža čeličnog okvira na licu mjesta 3 do 6 tjedana s tipičnom ekipom za montažu, dok potpuni završetak, uključujući obloge, vrata i usluge, obično dodaje dodatnih 4 do 10 tjedana, ovisno o opsegu unutarnje završne obrade.

Čimbenici koji obično odgađaju sastavljanje

Najčešći uzroci odstupanja od rasporeda su nepotpuno stvrdnjavanje temelja prije isporuke okvira, nedostajući ili pogrešni vijci koji su otkriveni tijekom montaže, dani s jakim vjetrom koji zaustavljaju operacije dizanja kranom i kasna isporuka materijala za oblaganje zbog čega je postavljeni okvir izložen vremenskim uvjetima dulje od planiranog. Potvrđivanje kompletnog broja vijaka i zatvarača u odnosu na popis pakiranja prije nego što se ekipa za montažu mobilizira izbjegava najčešća od ovih kašnjenja.

Primjene u svim industrijama

Zgrade od čeličnih konstrukcija koriste se u vrlo širokom rasponu industrija jer se ista tehnologija temeljnog okvira može prilagoditi gotovo svim zahtjevima raspona, visine i opterećenja.

Logistika i skladištenje — distribucijski centri koji trebaju široke čiste raspone za regale i kretanje viličara.
Proizvodni pogoni — tvorničke zgrade s mostovima dizalice za rukovanje teškom opremom ili sirovinama.
Poljoprivredne zgrade — nastambe za stoku, skladištenje žitarica i spremišta za strojeve kojima su potrebni okviri otporni na koroziju koji se lako održavaju.
Sadržaji za sport i rekreaciju — dvorane za vježbanje i zatvorene dvorane koje zahtijevaju podnu površinu bez stupova za raspored terena.
Objekti zrakoplovstva — hangari za zrakoplove koji zahtijevaju izuzetno široke otvore vrata i velike čiste visine.
Komercijalna maloprodaja — velike maloprodajne trgovine i izložbeni prostori koji imaju koristi od otvorenih prodajnih podova bez unutarnjih stupova.
Hladni lanac i prerada hrane — zgrade s izoliranom čeličnom konstrukcijom u kojima se nalaze hladnjače za skladištenje i proizvodne linije gdje je potrebna higijenska završna obrada zidnih ploča.
Objekti obnovljivih izvora energije — zgrade za održavanje i rad na solarnim i vjetroelektranama, često izgrađene brzo kako bi se podržale aktivnosti na lokaciji u ranoj fazi.

Kontrola kvalitete tijekom proizvodnje

Budući da se većina dijelova čelične konstrukcije zgrade proizvodi izvan gradilišta, kontrola kvalitete u fazi proizvodnje ima mnogo veći utjecaj na konačnu izvedbu zgrade nego što sama inspekcija gradilišta može naknadno utvrditi.

Pregled zavara

Zavareni spojevi u primarnim elementima, kao što su spojevi između prirubnice i rebrastih ploča u izgrađenom suženom dijelu, obično se provjeravaju vizualnim pregledom profila zavara i podreza, uz ultrazvučno ispitivanje koje se primjenjuje na kritične zavare pune penetracije kako bi se otkrile unutarnje greške koje nisu vidljive s površine.

Provjera dimenzija prije otpreme

Prije nego što se okvir zapakira i otpremi, proizvođači obično probno sastavljaju stupove i grede ili mjere kritične dimenzije kao što su ukupna duljina, razmak rupa za vijke i ravnost temeljne ploče u odnosu na odobreni crtež, otkrivajući pogreške dok je ispravljanje još uvijek jednostavno, a ne nakon što članovi dođu na gradilište.

Provjera premaza prije otpreme

Debljina premaza i prianjanje obično se provjeravaju prije nego što članovi napuste tvornicu, budući da je nedostatke poput tankog premaza na oštrim rubovima ili propuštenih dodira na područjima zavara daleko lakše i jeftinije ispraviti u kontroliranom okruženju radionice nego nakon što okvir stoji na gradilištu.

Sigurnost na gradilištu tijekom montaže čelika

Podizanje građevine od čelične konstrukcije uključuje podizanje teških elemenata na visinu, tako da je discipliniran slijed privremenih podupirača i kontroliranog podizanja bitan tijekom cijelog procesa.

Privremeni podupirač prije postavljanja trajnog podupirača

Novo postavljeni stupovi i rogovi su sami po sebi nestabilni sve dok stalne šipke za ukrućenje nisu potpuno zategnute, tako da se koriste privremene ukrućenje užeta ili podupirači za držanje djelomično izgrađenog okvira stabilnim od naleta vjetra i kretanja dizalice tijekom postavljanja.

Planiranje dizalice

Svako veće dizanje, osobito rogova ili rešetki velikog raspona, planira se unaprijed s ispravnim točkama za postavljanje, kapacitetom dizalice za potrebnu duljinu i polumjer kraka i potvrdom da brzina vjetra na dan ostaje unutar radnih ograničenja proizvođača dizalice za član koji se podiže.

Rad na kontrolama visine

Vijčani spojevi na vrhu stupova i duž krovnih greda zahtijevaju osoblje koje radi na visini, tako da se prikladno ocijenjeni pojasevi, sidrišne točke i zaštita rubova koriste tijekom sklopa krova i gornjeg zida dok se ne postavi stalna zaštita od pada ili sigurni pristupni putevi.

Održivost i mogućnost recikliranja

Konstrukcijski čelik jedan je od građevinskih materijala koji se najviše recikliraju na svijetu, a to ima izravan učinak na ekološki otisak zgrada od čeličnih konstrukcija tijekom cijelog njihovog životnog ciklusa. Čelik se može više puta rastaliti i preoblikovati u nove dijelove bez gubitka mehaničkih svojstava, za razliku od betona, koji se općenito pretvara u niskovrijedni agregat, a ne preoblikuje u nove strukturne elemente.

Osim mogućnosti recikliranja, zgrade od čeličnih konstrukcija također smanjuju materijalni otpad tijekom same gradnje, budući da članovi iz tvornice dolaze unaprijed izrezani i izbušeni na točne dimenzije, izbjegavajući otpad od drvene oplate i višak betona koji je tipičan za livenu konstrukciju. Na kraju životnog vijeka zgrade, čelični okvir također se može rastaviti i, u mnogim slučajevima, ponovno upotrijebiti izravno na novom mjestu umjesto da se uništi.

Razmatranja utjelovljenog ugljika

Ugrađeni ugljik u zgradi čelične konstrukcije koncentriran je u fazi proizvodnje čelika, a ne u građevinskim aktivnostima na licu mjesta, tako da navođenje čelika proizvedenog s višim udjelom recikliranog materijala, kada su te informacije dostupne od dobavljača, može značajno smanjiti ukupnu udjel ugljika u zgradi bez ikakvih promjena u samom konstrukcijskom dizajnu.

Uobičajene pogreške koje treba izbjegavati prilikom naručivanja

Brojne pogreške koje se mogu izbjeći odgovorne su za većinu sporova i prekoračenja troškova vidljivih u projektima izgradnje čeličnih konstrukcija, a svaku od njih je jednostavno spriječiti s malom količinom planiranja unaprijed.

Podcjenjivanje lokalnih podataka o opterećenju vjetrom i snijegom , što dovodi do okvira koji se kasnije mora ojačati uz značajne dodatne troškove.
Preskakanje istraživanja tla , što rezultira projektima temelja koji pretpostavljaju bolju nosivost nego što gradilište stvarno pruža.
Odabir specifikacije premaza isključivo prema cijeni , umjesto da ga usporedite sa stvarnom kategorijom korozivnosti mjesta.
Neuspjeh u planiranju buduće ekspanzije u fazi projektiranja, što kasnije dodatke zaljeva čini daleko skupljima za projektiranje.
Ne potvrđuju se koordinate sidrenog vijka prema nacrtima proizvođača čelika prije izlijevanja temelja.

Dugoročni plan održavanja

Zgrada s čeličnom konstrukcijom zahtijeva relativno malo održavanja u usporedbi s drugim vrstama zgrada, ali mali broj zakazanih provjera značajno produljuje vijek trajanja.

Preporučeni intervali pregleda za zgrade od čelične konstrukcije
Stavka	Interval inspekcije
Spojnice za krovne i zidne obloge	Svakih 12 mjeseci
Razmak oluka i odvodnih cijevi	Svakih 6 mjeseci
Stanje boje ili cinčanja	Svakih 3 do 5 godina
Provjera zakretnog momenta vijčane veze	Svakih 5 godina
Provjera temelja i temeljne ploče	Svakih 5 do 10 godina

Znakovi upozorenja na koje je potrebno odmah obratiti pozornost

Vidljiva hrđa koja curi kroz sloj boje, nakupljanje vode na krovovima s niskim nagibom, olabavljeni pričvršćivači obloge koji zveckaju na vjetru i svako vidljivo ugibanje ili neusklađenost na vijčanim spojevima znakovi su koji bi trebali potaknuti hitnu profesionalnu inspekciju, a ne ostavljati ih do sljedeće zakazane provjere.

Često postavljana pitanja

Koliko dugo traje zgrada od čelične konstrukcije?

S pravilnim premazivanjem i redovitim održavanjem, dobro projektirana zgrada čelične konstrukcije obično traje 40 do 60 godina ili dulje, pri čemu sam okvir često traje dulje od izvorne obloge, koju je možda potrebno zamijeniti nakon 20 do 30 godina.

Može li se zgrada od čelične konstrukcije kasnije proširiti?

Da. Jedna od glavnih prednosti sustava portalnog okvira s vijcima je ta da se obično mogu dodati dodatna polja na jednom kraju zgrade, pod uvjetom da su originalni temelji i okvir projektirani s obzirom na buduća proširenja ili s manjim pojačanjem krajnjeg polja.

Je li zgrada od čelične konstrukcije prikladna za hladnu klimu?

Da, pod uvjetom da je okvir dizajniran za specifično opterećenje snijegom na gradilištu i da omotnica uključuje odgovarajuću izolaciju. Projekti za hladnu klimu obično koriste teže grede i manji razmak greda za podnošenje većeg nakupljanja snijega na krovu.

Koja je razlika između toplo valjanih i hladno oblikovanih čeličnih elemenata?

Vruće valjani profili proizvode se na visokoj temperaturi u deblje I-oblike ili H-oblike i koriste se za primarne stupove i rogove, dok se hladno oblikovani profili valjaju od tanjeg čeličnog lima na sobnoj temperaturi u C-oblike ili Z-oblike i koriste se za lakše sekundarne elemente poput greda i pojaseva.

Trebaju li zgrade od čeličnih konstrukcija zaštititi od požara?

Nezaštićeni čelik brzo gubi čvrstoću na visokoj temperaturi, tako da zgrade sa zauzetim gornjim katovima, gustim skladištenjem ili posebnim zahtjevima za vatrootpornost obično dodaju intumescentni premaz ili vatrootpornu ploču na primarne elemente, dok jednostavne jednokatne skladišne zgrade često ne zahtijevaju dodatnu vatrootpornost.

Koliko stanje tla na gradilištu utječe na cijenu temelja?

Stanje tla može značajno promijeniti cijenu temelja. Mjesta s čvrstim, dobro drenirajućim tlom često trebaju samo jednostavne podloge, dok mjesta s mekom glinom, visokom podzemnom vodom ili materijalom za ispunu mogu zahtijevati pilote ili poboljšanje tla, što može dodati značajan udio u ukupnim troškovima projekta.

Koji je nagib krova tipičan za zgradu s čeličnom konstrukcijom?

Većina zgrada s čeličnom konstrukcijom portalnog okvira koristi nagib krova između 5 stupnjeva i 10 stupnjeva , koji uravnotežuje učinkovitu odvodnju kišnice i smanjenje unutarnjeg volumena zgrade i površine obloge.

Kako je čelični okvir zaštićen od udara groma?

Budući da je čelični okvir električki neprekinut i spojen s temeljem sidrenim vijcima, može poslužiti kao učinkovita prirodna staza za uzemljenje kada je spojen na pravilno projektirani sustav uzemljenja, smanjujući rizik od lokaliziranih oštećenja u usporedbi sa zgradom koja nema kontinuirani vodljivi okvir.

Može li se postojeća zgrada čelične konstrukcije premjestiti?

U mnogim slučajevima da, budući da se vijčani spojevi mogu poništiti i elementi prevesti na novo mjesto, pod uvjetom da izvorni elementi nisu izrezani, izbušeni ili modificirani na načine koji ugrožavaju njihov strukturni kapacitet, i pod uvjetom da projektirana opterećenja novog mjesta ne premašuju ono što je postojeći okvir projektiran da nosi.

Koje je tipično jamstveno razdoblje koje se nudi za okvir zgrade od čelične konstrukcije?

Uvjeti jamstva razlikuju se ovisno o dobavljaču i komponenti, pri čemu su jamstva za konstrukcijski čelični okvir obično odvojena od jamstava za otpornost na vremenske uvjete obloge i jamstava za premaze, tako da bi kupci trebali zatražiti svako jamstveno razdoblje u pisanom obliku, umjesto da pretpostavljaju da jedinstveno jamstvo pokriva cijelu zgradu.

Language

+86-511-84522866

Vijesti iz industrije